Приклад

Визначити основні фотометричні вимоги, що пред'являються до інформаційного поля (ІП) ЗВІ, якщо інформаційна модель буквено-цифрова, матриця знаку точкова форматом 5х7, відстань до спостерігача L =500 мм, освітленість на робочій поверхні E_vп =1000 лк, коефіцієнт відбиття від зображення в інформаційному полі r_іп=0,2, контраст прямий.

Визначення геометричних розмірів ІП і знаків. Кутовий розмір ІП по горизонталі a _г виберемо відповідно до рекомендацій для буквено-цифрових ЗВІ рівним 50°. Ширину ІП визначимо відповідно до формули (2.17): B=2Ltg(a_г/2)=2×500tg25⁰ =466 мм.

Вибираємо формат ІП k_ф =5/3. Висоту Н і ІП визначаємо відповідно до (2.1): Н=В/ k_ф»280 мм. Кутовий розмір знаку по вертикалі повинен бути в межах рекомендованого значення a_{vэм в}= 27'_.

За формулою (2.18) одержимо h _э=4 мм. Ширину знаку визначимо, виходячи з розмірності матриці b_з = h_з×5/7 =2,9 мм. Відстань між знаками b_п і між текстовими рядками h_п виберемо відповідно до рекомендацій: b_п = 0,5 b_з =1,45 мм; h_n = h_з = 4 мм. Максимальну кількість знаків в текстовому рядку визначимо з наступного співвідношення: N_зтс=B/(b_з+b_п)= 466/4,35 = 107 знаків. Максимальна кількість текстових рядків N_тр=H/(h_з+ h_n) = 280/8=35 рядків.

Визначення фотометричних параметрів ІП. При прямому контрасті (темне зображення на світлому фоні) яскравість об'єкту L_vo визначається зовнішнім засвіченням.

Відповідно до (2.10) одержимо L_vo=0,2×1000/p=63 кд/м².

Відповідно до рекомендацій задаємо значення контрасту k_пр = 0,7. Необхідну яскравість фону одержимо, перетворивши у вираз (2.11):

L_vф=L _vо /(1—k_пр) = 210 кд/м².

 

Понизити вплив зовнішньої освітленості на ІП можна, застосовуючи затінюючі козирки, що зменшують світловий потік, падаючий на ІП, або спеціальні фільтри, що зменшують коефіцієнт відбиття r_іп. Це зменшує значення L_v0 і L_vф, тобто вирівнює яскравості ІП по відношенню до яскравості зовнішніх предметів, що покращує умови адаптації зору.

 

Структура і основні технічні параметри засобів відображення інформації

Технічні засоби, що використовуються для формування інформаційних моделей, називаються засобами відображення інформації (ЗВІ). За допомогою ЗВІ одержана від одного або декількох джерел інформація перетворюється в інформаційну модель, зручну для сприйняття оператором. Процес формування ІМ в ЗВІ супроводжується перетворенням кодів. Наприклад, для відображення часу в цифрових годинниках двоїчно-десятичний код, що занесений

 

 

Рис.2.6. Узагальнена структурна схема ЗВІ

в лічильник часових інтервалів, перетворюється в десятичні цифри, які показують час на циферблаті. У годиннику засоби відображення є їх складовою частиною, але у випадку керування об’єктами або під час взаємодії людини з ЕОМ ЗВІ можуть мати достатньо складну структуру.

Узагальнена структурна схема ЗВІ показана на рис. 2.6. Від джерела (ДІ) інформація поступає в ЗВІ через пристрій інтерфейсу (ПІ) по паралельних або послідовних каналах зв'язку. За допомогою пристрою інтерфейсу здійснюється механічне, електричне і алгоритмічне узгодження між собою вихідних ланцюгів (ДІ) і вхідних ланцюгів ЗВІ. У пристрій інтерфейсу входять сукупність ліній зв'язку, пристрої узгодження сигналів по рівню і потужності, а також пристрої формування управляючих сигналів, що забезпечують заданий алгоритм обміну інформацією. Стандартний інтерфейс, що включає апаратну частину і програмне забезпечення, яке визначає алгоритм обміну інформацією, виконує важливу роль в уніфікації вузлів інформаційних систем, що забезпечує взаємозамінність окремих пристроїв і нарощуваємість системи.

Джерелом інформації можуть бути інформаційно-вимірювальні пристрої, клавіатура введення буквено-цифрової інформації, ЕОМ, пристрої формування фото -, кіно - і телевізійних зображень тощо. Слід зазначити, що в системах з ЕОМ можливий двосторонній обмін інформацією: як від ЕОМ до ЗВІ, так і навпаки, що дозволяє організувати діалоговий режим роботи. При такому режимі оператор за допомогою спеціальних пристроїв редагує інформацію, виведену на ЗВІ з ЕОМ, а потім знов вводить її в ЕОМ. Діалоговий режим широко використовується в системах автоматичного проектування і в системах автоматизації наукових досліджень.

Буферний запам'ятовуючий пристрій (БЗП) служить для проміжного зберігання інформації, одержуваної від ДІ, що дозволяє погодити роботу ЗВІ і ДІ по швидкості, а також організувати режим регенерації зображення без звернення до джерела інформації. Інформаційна модель в БЗП зберігається у вигляді сукупності кодів елементів інформаційної моделі, розташованих в тій послідовності, в якій вони повинні розташовуватися на інформаційному полі. Так, при формуванні текстової інформаційної моделі в БЗП заносяться стандартні коди знаків в послідовності, що визначається текстом.

Перетворювач кодів інформаційної моделі (ПКІМ) здійснює перетворення кодів елементів інформаційної моделі, заданих алфавітом джерела інформації, в код, що визначається алфавітом індикатора. Для наведеного прикладу з цифровим годинником при використовуванні 7 - сегментних індикаторів ПКІМ перетворює чотирьох розрядний двійково-десятковий код в семи розрядний. При використанні газорозрядних індикаторів з профільованими катодами цифра формується методом знакомоделювання, в цьому випадку ПКІМ виконує функцію дешифратора 4 на 10 (4 входи, 10 виходів). Для формування тих же цифр на телевізійному екрані ПКІМ повинен перетворити паралельний код цифр в послідовність сигналів управління інтенсивністю електронного променя ЕПТ.

Перетворювачі кодів інформаційної моделі для синтезу знаків в ЗВІ з ЕПТ називають знакогенераторами.

Пристрій адресації (ПА) задає положення (адресу) елементу інформаційної моделі на інформаційному полі.

Індикатор (Інд) є приладом, що здійснює безпосереднє перетворення електричних сигналів у видиме зображення.

Пристрій управління (ПУ) здійснює енергетичні і інші перетворення сигналів з виходу ПКІМ, необхідні для управління роботою індикатора. Наприклад, при використанні газорозрядних індикаторів до пристроїв управління входять ключі, що забезпечують перемикання з рівня збудження на рівень гасіння газового розряду і навпаки. Індикатор разом з пристроєм управління утворюють блок індикації, який називають також відеомонітором.

Пристрій синхронізації (ПС) забезпечує синхронізацію роботи всіх вузлів ЗВІ між собою і з джерелом інформації.

При формуванні складної інформаційної моделі інформація, що одержується від. різних джерел, повинна пройти попередню підготовку і обробку за певним алгоритмом. Отже, окрім технічних засобів для відображення інформації необхідно створити відповідне програмне забезпечення. Комплекс засобів відображення інформації і засобів математичного забезпечення, що включають алгоритми обробки інформації, утворює систему відображення інформації. ЗВІ, які забезпечують зв'язок людини з ЕОМ, називають термінальними ЗВІ (або дисплеями).

Параметри засобів відображення інформації повинні визначити інформаційно-технічні, інженерно-психологічні, конструктивно-технічні і техніко-економічні особливості ЗВІ. До основних параметрів ЗВІ слід віднести використовуємий алфавіт, інформаційну ємність, роздільну здатність, швидкодію, точність відтворення інформації, фотометричні параметри (яскравість, контраст), надійність, вартість, споживаєму потужність.

Використовуємий алфавіт і основа коду алфавіту інформаційної моделі визначаються класом розв’язуємих задач і задаються кількістю і типом знаків (цифр, букв, умовних знаків, графем тощо), кількістю градацій розмірів, яскравості, орієнтацій символів, використовуємих кольорів, частот мерехтінь зображень тощо.

Основа коду повного алфавіту, що включає всі кодові ознаки, не повинна перевищувати 200 - 400. Подальше його збільшення утрудняє роботу оператора. Під час представлення елементів алфавіту інформаційної моделі двійковим кодом кількість його розрядів n_a визначають з умови

 

n_a ³ [ log₂ N_a ], (2.20)

 

де N_a - основа коду повного алфавіту ІМ; [ log₂ N_a ] — двоїчний логарифм числа N_а, округлений до найближчого більшого цілого числа.

У буквено-цифрових ЗВІ звичайно роздільно кодують алфавіти знаків і ознак. В цьому випадку число розрядів коду визначається умовою

 

n_a=n_aз+n_aо=[log₂N_aз]+[log₂N_aо], (2.21)

 

де N_aз і N_ао - основи кодів алфавіту знаків і ознак; n_aз і n_an - розрядності двійкових кодів знаків і ознак;

 

N_a=N_азN_aо. (2.22)

 

Для кодування елементів буквено-цифрової ІМ звичайно використовують стандартні коди відображення інформації - восьми розрядний код КОІ - 8 або семи розрядний КОІ -7.

Приклад. Визначити мінімальну кількість розрядів, необхідних для двоїчного кодування алфавіту елементів ІМ, що включає 32 букви російського алфавіту і 10 арабських цифр, які відображаються в трьох кольорах.

У відповідності з умовами маємо: N_aз = 42; N_ао = 3. Використовуючи (2.21), отримуємо n_a = [log₂42]+[log₂3] = [5,4]+[1,58] 6 +2 = 8; n_aо = 2; n_aз = 6; n_a = 8.

Інформаційна ємність визначає кількість інформації, яка може бути одночасно представлена на інформаційному полі ЗВІ. Інформаційна ємність алфавітно-цифрових ЗВІ задається кількістю знаків в текстовому рядку N_{з тр} і числом текстових рядків N_тр. У сучасних алфавітно-цифрових дисплеях об'єм інформації, що виводиться, звичайно задається 16- 32 рядками по 32—80 знаків в кожному..

Інформаційна ємність може бути виражена в бітах:

 

I_и=N _з log₂ N_a (2.23)

 

де N_a — основа коду алфавіту; N_з — загальна кількість символів, що виводяться на екран:

N_з=N _{з тр} N_тр. (2.24)

 

Відзначимо, що I_и характеризує деяку гіпотетичну модель, в якій рівно імовірні будь-які N_a значень символів. Формула (2.23) задає технічні вимоги до інформаційної ємності основних вузлів ЗВІ, наприклад БЗП. Інформаційну ємність графічних ЗВІ часто оцінюють сумарною довжиною відтворюваних ліній або кількістю відтворюваних точок.

Роздільна здатність характеризує число окремих мінімальних деталей зображення, яке ЗВІ може відтворити на інформаційному полі. У ЗВІ з точковими дискретними елементами відображення роздільну здатність кількісно оцінюють числом цих елементів на екрані. У ЗВІ з електронно-променевим індикатором або з проекційними системами в якості кількісної міри роздільної здатності використовується кількість пар оптичних ліній (лінія — проміжок) на 1 мм або 1 см, або загальна кількість ліній, що відтворюються на екрані по вертикалі і горизонталі, або мінімально можлива ширина лінії на екрані.

Швидкодія характеризує швидкість виведення інформації на інформаційне поле ЗВІ. Одним з параметрів кількісної оцінки швидкодії ЗВІ є час оновлення даних, під яким розуміється час від моменту надходження інформації на вихід джерела інформації, зв'язаного з ЗВІ, до моменту формування зображення. У графічних ЗВІ для оцінки швидкодії використовують швидкість формування ліній, задану в міліметрах на секунду.

Точність відтворення інформації характеризує ступінь відповідності формованої в ЗВІ інформаційної моделі даним, одержаним від джерела інформації. Одним із способів оцінки точності є оцінка зсуву окремих елементів відображення від заданих адресних координат, виражена в абсолютних або відносних одиницях.

Розглянуті фотометричні параметри (яскравість, контраст) характеризують можливість сприйняття інформації оператором в умовах різної зовнішньої освітленості. Важливими для оцінки ЗВІ є параметри, що характеризують його надійність, вартість, а також енергетичні параметри, зокрема споживаєма потужність.

На відміну від інших пристроїв промислової електроніки при проектуванні засобів відображення інформації вирішальне значення має облік психофізіологічних характеристик людини-оператора. Вибір типу інформаційної моделі, алфавіту ІМ і інших основних параметрів ЗВІ повинен бути перш за все направлений на забезпечення оптимальної взаємодії людини і техніки. Визначені з цих умов вимоги до ЗВІ дозволяють вибрати тип індикатора, що володіє можливостями формувати необхідну ІМ і що має необхідні фотометричні параметри. Потім уточнюється спосіб формування елементів ІМ і самої ІМ, що враховує особливості вибраного індикатора. Тільки після цього проводиться розробка схемо технічних рішень і конструктивного офо

 

рмлення.

Конструктивне оформлення ЗВІ повинне забезпечувати високу працездатність оператора, для чого необхідно враховувати ряд ергономічних вимог: достатній робочий простір, що дозволяє здійснювати необхідні рухи і переміщення при експлуатації і технічному обслуговуванні устаткування; оптимальне розміщення устаткування на робочому місці.